典型薄壁零件數(shù)控銑削加工工藝研究

何純樸

（廣東省湛江市技師學(xué)院，廣東 湛江 524037）

薄壁零件廣泛應(yīng)用于我國(guó)工業(yè)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域，但由于零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，導(dǎo)致在數(shù)控銑削過(guò)程中很容易出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，這種現(xiàn)象不僅會(huì)阻礙制約發(fā)展整個(gè)薄壁零件加工業(yè)，還會(huì)制約一些相關(guān)能夠使用到薄壁零件的其他領(lǐng)域的發(fā)展。例如，在當(dāng)今的航空航天領(lǐng)域中，應(yīng)用薄壁零件的現(xiàn)象越來(lái)越廣泛，而且這種工業(yè)需要薄壁零件的質(zhì)量達(dá)到了相當(dāng)高的標(biāo)準(zhǔn)，因此數(shù)控銑削加工工藝的成熟、發(fā)展與進(jìn)一步完善需要得到重視，以適應(yīng)時(shí)代的需求。本文詳細(xì)分析了薄壁零件加工中存在的問(wèn)題，并針對(duì)這些相應(yīng)的問(wèn)題提出了一些相關(guān)建議。

1 薄壁零件的現(xiàn)狀以及概況

鋁合金的整體結(jié)構(gòu)件的特點(diǎn)是具有薄壁化、輕量化、強(qiáng)度高和耐腐蝕性強(qiáng)，也正是因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)可以使得飛行器在高速高性能的運(yùn)轉(zhuǎn)下對(duì)零件較高的要求得到滿足，因此，薄壁零件在航空航天領(lǐng)域中逐步登場(chǎng)，并且被應(yīng)用得越來(lái)越廣泛?，F(xiàn)階段，我們一般采用數(shù)控銑削的加工技術(shù)進(jìn)行薄壁零件的加工、處理、生產(chǎn)。但由于薄壁零件復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，以及它的剛度比較低，容易出現(xiàn)形變的問(wèn)題，導(dǎo)致薄壁零件在進(jìn)行數(shù)控銑削加工的過(guò)程中非常容易出現(xiàn)變形的情況，造成薄壁厚度上下不均衡以及尺寸大小不合適，超過(guò)或少于預(yù)期的目標(biāo)等一系列的問(wèn)題，使得薄壁零件的整體質(zhì)量下滑，精準(zhǔn)度達(dá)不到航空航天領(lǐng)域中的要求。

現(xiàn)如今，為了保證數(shù)控銑削加工工藝的精準(zhǔn)度，一般的加工工廠都會(huì)在對(duì)薄壁零件的加工中采用在最后的精細(xì)加工后，再進(jìn)行無(wú)進(jìn)給光切幾次，這樣雖然能夠提升薄壁零件的質(zhì)量，但卻造成了更多不必要的消耗，浪費(fèi)時(shí)間，使生產(chǎn)效率降低，除此之外，還極易因?yàn)榈毒叩暮蟮睹嬖诠ぜ目障吨醒氲囊恍埩舻募?xì)渣導(dǎo)致薄壁零件的加工表面變得不光滑。為了解決現(xiàn)階段工廠面臨的加工工藝上的困難，如何解決薄壁零件在數(shù)控銑削加工過(guò)程中出現(xiàn)的形變問(wèn)題，以及高效率的制造保質(zhì)保量的薄壁零件成為現(xiàn)如今的主要研究方向。

2 數(shù)控銑削加工典型薄壁零件容易出現(xiàn)的問(wèn)題以及導(dǎo)致出現(xiàn)這些問(wèn)題的相關(guān)原因

2.1 對(duì)典型薄壁零件進(jìn)行數(shù)控銑削加工容易出現(xiàn)的問(wèn)題

加工薄壁零件的過(guò)程中，我們一般都會(huì)要求精細(xì)操作使得最終獲得高質(zhì)量的薄壁零件，但是，典型的薄壁零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，致使在對(duì)它進(jìn)行加工的過(guò)程中比較容易出現(xiàn)一些預(yù)期之外的問(wèn)題。切削力把握不精準(zhǔn)會(huì)直接影響加工的薄壁零件的質(zhì)量問(wèn)題，會(huì)使得薄壁零件容易發(fā)生變形并且精準(zhǔn)度達(dá)不到預(yù)期值。除此之外，薄壁零件除了受到切削力會(huì)導(dǎo)致變形，刀片是否破損以及加工過(guò)熱的影響等各類的因素也會(huì)導(dǎo)致薄壁零件出現(xiàn)變形進(jìn)而導(dǎo)致其整體的精準(zhǔn)度的偏差。綜上所述，為了使薄壁零件能更好地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域中，進(jìn)而使整個(gè)中國(guó)社會(huì)的發(fā)展得到推動(dòng)，及時(shí)有效地解決數(shù)控銑削加工薄壁零件時(shí)出現(xiàn)的變形問(wèn)題十分必要。

2.2 典型薄壁零件出現(xiàn)變形的具體原因

上文提過(guò)，數(shù)控銑削加工薄壁零件的過(guò)程中，出現(xiàn)的最大問(wèn)題就是薄壁零件的變形問(wèn)題，它會(huì)使得薄壁零件的精準(zhǔn)度受到很大的影響，所以，從薄壁零件的數(shù)控銑削加工中找到發(fā)生形變的具體原因十分關(guān)鍵，以此針對(duì)這些原因找到合適的措施來(lái)改善這種情況。

（1）原因就是加工熱的影響。這是因?yàn)楸”诹慵牟牧辖Y(jié)構(gòu)以及它特殊的外形導(dǎo)致的，從而使得薄壁零件因?yàn)榧庸岬挠绊懗霈F(xiàn)相應(yīng)的形變發(fā)生。

（2）加工刀具造成的影響。進(jìn)行銑削過(guò)程中的加工刀具會(huì)隨著時(shí)間的推移出現(xiàn)一定的變化，比如，刀具上面出現(xiàn)缺口這回事的薄壁零件很有可能遭到破壞。

（3）在裝夾過(guò)程中造成的影響，這也是因?yàn)楸”诓牧系牟牧咸卣鲗?dǎo)致的，會(huì)使得其在裝夾的過(guò)程中容易出現(xiàn)變形，進(jìn)而導(dǎo)致薄壁零件的質(zhì)量下降不能被更好地利用。

（4）不同的下刀方式導(dǎo)致的變形，由于不同的零件所適應(yīng)的下刀方式也并不相同，因此錯(cuò)誤的下刀方式會(huì)使得薄壁零件出現(xiàn)形變，最終導(dǎo)致薄壁零件的質(zhì)量不合格。

3 改善數(shù)控銑削加工典型薄壁零件工藝的方法

3.1 從優(yōu)化加工材料入手

通過(guò)上文分析可知，由于薄壁零件的特殊材料特性會(huì)使得其在裝夾過(guò)程以及加工熱的過(guò)程中出現(xiàn)形變，所以我們應(yīng)當(dāng)尋找更加合適的加工材料來(lái)克服這個(gè)問(wèn)題，以使薄壁零件在加工的過(guò)程中不受加工熱以及裝夾過(guò)程的影響。首先，為了抵御薄壁零件在數(shù)控銑削加工中遭受的加工熱的影響，我們應(yīng)當(dāng)選取相應(yīng)的不因加工熱而出現(xiàn)形變材料來(lái)制作薄壁零件，進(jìn)而減少薄壁材料的變質(zhì)。除此之外，由于薄壁材料在通常情況下會(huì)運(yùn)用航空領(lǐng)域等對(duì)材料性質(zhì)要求較高的領(lǐng)域中，因此我們要保證薄壁材料的精準(zhǔn)度達(dá)到一個(gè)很高的水平，而選擇更加優(yōu)質(zhì)的材料來(lái)有效地保證薄壁材料的質(zhì)量就是十分重要的措施，完成這項(xiàng)工作進(jìn)而使得其擁有更加廣泛的應(yīng)用范圍。

3.2 完善優(yōu)化數(shù)控銑削的工藝流程

使用薄壁零件的領(lǐng)域十分廣泛，近年來(lái)，薄壁材料還被應(yīng)用到了航空領(lǐng)域中，并且在航空領(lǐng)域里面取得了不錯(cuò)的成效。然而這也導(dǎo)致了一個(gè)問(wèn)題的出現(xiàn)，由于航空領(lǐng)域?qū)τ诒”诹慵^高的質(zhì)量以及精準(zhǔn)度有著很嚴(yán)格的要求，這是由于航空領(lǐng)域中出現(xiàn)的一點(diǎn)小小的紕漏就可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果，如果情況嚴(yán)重，甚至可能會(huì)阻礙整個(gè)社會(huì)的發(fā)展。如此一來(lái)，為了使薄壁零件的質(zhì)量以及精準(zhǔn)度得到提高，我們可以從改進(jìn)完善數(shù)控銑削加工流程入手。第一個(gè)要注意的就是要嚴(yán)格選取合適且優(yōu)質(zhì)的加工刀具，除此之外，還要選擇合適的切削參數(shù)，這都是進(jìn)行加工之前要充分準(zhǔn)備好的工作，這是因?yàn)樵跀?shù)控銑削的具體加工流程里，有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求，薄壁零件的整體效果不好往往就是由于加工流程中出現(xiàn)了錯(cuò)亂導(dǎo)致的。因此，優(yōu)化數(shù)控銑削加工典型薄壁零件的過(guò)程，還是為了其能在更多的領(lǐng)域中得到應(yīng)用，從而推動(dòng)整個(gè)中國(guó)社會(huì)的發(fā)展。

3.3 設(shè)置更加合理的切削參數(shù)

對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行選取是薄壁零件在數(shù)控銑削加工過(guò)程中必不可少的步驟，并且切削參數(shù)的選取是否合適與薄壁零件的精準(zhǔn)度問(wèn)題息息相關(guān)，因此，我們必須綜合各種因素以及結(jié)合實(shí)際情況來(lái)慎重地選取最佳的切削參數(shù)。而切削參數(shù)的選取具體又要考慮很多的因素，比如，銑刀切削的速度、主軸的轉(zhuǎn)速大小、以及刀具的尺寸等，只有把各方面的所有因素考慮齊全，才可以使得數(shù)控銑削的工作過(guò)程更加保質(zhì)保量，進(jìn)而使得薄壁零件的質(zhì)量達(dá)到較高的標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，切削參數(shù)的選擇情況又會(huì)根據(jù)不同的加工材料以及工具材料出現(xiàn)很大的變化，如此一來(lái)，就要根據(jù)具體的實(shí)際情況進(jìn)行選取。有效地解決好這種因素，可以使得薄壁零件的質(zhì)量得到實(shí)質(zhì)性的提高，進(jìn)而達(dá)到那些對(duì)零件精準(zhǔn)度高要求的領(lǐng)域的要求，從而促進(jìn)薄壁零件的廣泛使用。

3.4 制作合適的工件裝夾方案，提高工件加工質(zhì)量

除了選擇合適的切削參數(shù)，裝夾的方案也是我們必須要考慮的，薄壁零件在加工過(guò)程中出現(xiàn)形變，其中有一部分原因就是因?yàn)檠b夾方案不合適，在裝夾力的作用下，工件容易產(chǎn)生變形導(dǎo)致的。當(dāng)?shù)毒咔邢骷庸すぜr(shí)，“過(guò)切”或“欠切”現(xiàn)象常常會(huì)發(fā)生，這兩種現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致工件的表面上出現(xiàn)幾何的誤差變形，導(dǎo)致加工質(zhì)量受到影響。因此，就剛性不太好的薄壁結(jié)構(gòu)件而言，裝夾工作是導(dǎo)致工件出現(xiàn)變形的一個(gè)重要原因。裝夾工作是否合適在數(shù)控銑削過(guò)程中將會(huì)直接影響薄壁零件的精度、表面的品質(zhì)狀況、生產(chǎn)效率以及消耗的成本。在薄壁零件方案的制定過(guò)程中，第一件要關(guān)注的事情就是零件的結(jié)構(gòu)特征以及加工技術(shù)的要求，要根據(jù)這些對(duì)薄壁零件進(jìn)行加工的過(guò)程中進(jìn)行具體的數(shù)據(jù)分析與計(jì)算，找出零件容易變形的位置。除此之外，要重視位置與夾緊力選擇以及夾緊的方式，使得工件受到更小的作用力以及力矩，進(jìn)而使得零件不受損壞，最終使得薄壁零件的精度達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

薄壁零件在航空等領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，與此同時(shí)，這意味著現(xiàn)階段對(duì)加工出來(lái)的薄壁零件的質(zhì)量要求也逐步上升。而數(shù)控銑削加工工藝是加工薄壁零件的手段，因此，必須不斷地改良與完善數(shù)控銑削工藝，進(jìn)而提升薄壁零件的質(zhì)量，使其能夠更廣泛地得以應(yīng)用。本文根據(jù)如何在數(shù)控銑削加工的過(guò)程中提高薄壁零件的質(zhì)量提出了一些相關(guān)的要求與建議，希望能夠改善相關(guān)工藝，推進(jìn)航空等領(lǐng)域的發(fā)展。